基于ispPAC20的调制电路设计

1、引言
调制是指用调制信号去控制载波信号的参数，使载波信号的某一个或几个参数按照调制信号的规律发生变化，在通信系统中有广泛的应用[1]。传统调制电路多由分立模拟元器件构成，占用面积较大且定型后不易产品升级。本文介绍一种基于在系统可编程模拟器件ispPAC20的平衡调制电路设计方法，将各单元电路于单芯片实现，提高了集成度和可靠性；同时可对目标芯片在系统编程以升级电路结构，缩短了研制周期，降低了设计成本。
ispPAC20（in-systemProgrammableAnalogCircuit）是美国Lattice半导体公司推出的可编程产品，该芯片具有在系统可编程技术的优势和特点，电路设计人员可通过开发软件PACDesigner在计算机上快速地进行模拟电路设计与修改，对电路的特性可进行仿真分析，然后用编程电缆将设计方案下载到芯片当中[2]。也可对已经装配在印刷线路板上的ispPAC20芯片进行校验、修改或者重新设计。
2、ispPAC20器件的内部结构
ispPAC20由两个PACblock块、两个比较器、一个8位D/A转换器、配置存储器、参考电压、自校正单元、模拟布线池和ISP接口等单元组成，器件内部结构如图1所示。
比较器CP1和CP2的输入端为可编程的差分形式，其工作原理与普通比较器相同。比较器CP1的输出可编程为直接输出或以PC为时钟的寄存器输出两种模式，且CP1和CP2的输出端CP1OUT和CP2OUT可通过窗口控制在WINDOW端输出信号，窗口控制可编程为异或操作（XOR）模式或触发器操作（Flip-Flop）模式。
PACblock1由两个仪用放大器IA1和IA2、一个输出放大器OA1、反馈电阻和电容构成差分输入和输出的基本单元电路。其中，IA1的输入端连接一个端口选择器，并通过外部引脚MSEL来控制；当MSEL分别为0和1时，端口a和b分别连接至IA1的输入端。IA1和IA2的整数增益调范围在-10～+10之间，电路输入阻抗为109，共模抑制比为69dB。输出放大器OA1中的反馈电阻RF可以编程为连通或断开状态，电容C有128种值供编程选择。芯片中各基本单元通过模拟布线池实现互联，以组成复杂模拟电路。
PACblock2与PACblock1的结构基本相同，但IA4的负整数增益区间为[-10，-1]，设有极性控制端PC并可被编程为四种模式：固定模式、PC外接模式、触发器模式和CP1OUT连接模式。
(1)固定模式：IA4增益范围为[-10，-1]；(2)PC外接模式：通过芯片外部引脚PC来控制增益范围，PC=1对应[-10，-1]，PC=0对应[1，10]；(3)触发器模式：需同时编程比较器窗口输出控制端为触发器模式，极性控制端通过内部反馈通道连接至WINDOW端口，以控制IA4增益范围；(4)CP1OUT连接模式：极性控制端通过内部反馈通道连接至CP1OUT端口，以控制IA4增益范围。
D/A转换器的输出为差分形式，可编程于比较器或仪用放大器连接，也可以直接输出；输入可选并行方式、JTAG或SPI方式。用户可通过查询芯片说明的编码数据进行编程[3]。
另外，配置存储器用于存放编程数据，参考电压和自校正模块完成电压分配和校正功能。